Цифровая модель рельефа и цифровая модель местности – основные понятия и главные отличия
Рельеф земли является важным элементом исследования современной геоинформационной системы (ГИС). Он задается периодическими наборами отметок высот и структурных линий, получаемых технологией дистанционного зондирования земли или обработкой картографических материалов. Важнейшей задачей при обследовании участка земной поверхности является построение цифровой модели рельефа и местности. Цифровая модель местности представляет собой совокупность трехмерных объектов с описанием высоты рельефа, а также существующей инфраструктуры и растений, в то время как цифровая модель рельефа (ЦМР) входит в состав ЦММ и отображает естественную поверхность земли без дополнительных объектов.
Наша компания занимается построением и использованием точных цифровых моделей рельефа местности (ЦМРМ), полностью отражающих актуальное состояние и имеющих большое значение для решения комплекса задач, которые касаются изучения и восстановления природных сообществ, как в Московской области, так и в других областях нашей страны.
Инженерная цифровая модель местности и ее способы представления
Выделим наиболее популярные методы представления ЦММР:
- Нерегулярная триангуляционная сеть (TIN-модель). При такой технологии создается система равносторонних треугольников, у которых ребра являются частью соседних фигур, а вершины треугольников – точками с отметками уровня (триангуляция Делоне). Нерегулярная триангуляционная сеть обеспечивает более детальное отображение рельефа в сложных условиях, однако она может быть сложной для обновления. Каждое изменение в поверхности моделируемой области может потребовать полной перестройки системы. Кроме того, недостатком нерегулярной триангуляционной сети является сложность разработки уровней детализации.
- Регулярная матрица высот земной поверхности (GRID-модель). Представление таким приемом сводится к образованию регулярной сетки квадратов (прямоугольников, треугольников) со значениями уровней в ячейках. Для ее организации используют горизонтали, сформированные на основе опорных пикетов, которые рассчитываются линейной интерполяцией высот – по ближайшим пикетам сети горизонталей. Важно правильно выбрать шаг сети, так как увеличение шага может привести к увеличению погрешности, а уменьшение – к увеличению объема информации. Основной недостаток этого метода представляет собой несоответствие системы структуре рельефа, что может привести к пропуску значимых элементов на земной поверхности. В отличие от нерегулярной сети, этот метод позволяет использовать более простые алгоритмы интерполяции и упрощает вывод изображений или горизонталей.
- TGRID-модель – сочетает в себе принципы двух вышеописанных способов трехмерного отображения земной поверхности. В таком принципе применяется сразу несколько приемов интерполяции. Благодаря этому данный метод используется для описания более сложных объектов с трудным рельефом.
Цифровая модель рельефа местности и технология ее построения
Выбор материалов для составления ЦМРМ, разрабатываемой силами нашей компании, зависит от особенностей территории, а также поставленных целей анализа и требований к уровню детализации его результатов. Для ее выведения требуется большой объем источников о местоположении характерных элементов предмета исследования, который собирается с воздуха или благодаря точному фотографированию территории с использованием летательных аппаратов (БЛА, БПЛА). Полученный массив данных содержит миллионы и миллиарды точек, которые в дальнейшем обрабатываются в специализированной программе, и наши специалисты получают точную информацию за короткий срок.
Мы занимаемся процессом создания цифровых моделей рельефа на основании полученных результатов наземной топографической съемки, аэрофотосъемки и спутниковых снимков, а цифровых моделей местности – по данным лазерного сканирования, фотограмметрии, выполняемых БЛА, или на основании информации, собранной на локальной зоне.
Цифрование топографических карт – это процесс перевода информации о земной поверхности, представленной на бумажных носителях в виде горизонталей и высотных отметок, в электронный формат. Основная цель сканирования, проводимого нашей компанией, создание точного рельефа, а не простое копирование содержания чертежа. Сложность при сканировании представляют участки обрывов и крутые склоны, которые обычно представлены на топографических картах в виде группы горизонталей, слитых в одну линию. Существует несколько принципов цифрования топографических карт, основные из которых – автоматическое и интерактивное сканирование, сканирование с использованием дигитайзера и векторизация.
Наша компания использует лидарную технологию для сбора данных с помощью активных оптических систем путем измерения времени возвращения отраженного света лазерами, что позволяет детально определить расстояние до элементов. По сравнению со сведениями, полученными аэрофотосъемкой, корректность отражения импульса позволяет сокращать погрешность до 3 мм, а дальность лазерного сканера составляет от 1 до 2500 метров, что дает нашим специалистам возможность проводить съемку объектов в труднодоступных местах.
Материалами для создания цифровой модели местности служат множество аэрофотоснимков, выполняемых БЛА по заданной программе, с последующей их обработкой с помощью специализированного программного комплекса. Выполняя информационное моделирование, наши специалисты обрабатывают полученные материалы согласно действующим правилам и требованиям нормативной документации в следующей последовательности:
- определение границ территории и параметров съемки;
- формирование полетных заданий БПЛА;
- съемка и фиксация опорных точек на исследуемой территории с помощью геодезического приёмника глобальной навигационной спутниковой системы;
- запуск БПЛА в исследуемой зоне по полётному заданию;
- построение цифровой модели местности на основе фотограмметрической обработки аэрофотоснимков и геодезической съёмки;
- дешифрирование ЦММ и получение ЦМР.
Мы проводим фотограмметрическую обработку данных, которая включает в себя следующие действия: привязка снимков в пространственную область, формирование таблицы с координатами и дальнейшая загрузка в специализированную программу, автоматическое форматирование каждого снимка, расстановка опорных точек с построением плотного облака точек, отметок высот и ортофотоплана. В результате описанных действий нашими специалистами формируется инженерная цифровая модель местности. Последним этапом выступает разделение плотного облака точек на классы объектов, после чего формируется цифровая модель рельефа на основе группы точек "земля" и параметров заполнения пустот.
Заказывая наши услуги, мы гарантируем заказчику получение полных сведений об объекте исследования с высокой детализацией изображения в виде технического отчета, содержащего пояснительную записку, и графические материалы с привязкой на плане каждого объекта.
