13. Этапы фотограмметрической обработки материалов аэрофотосъемок.
Аэрофотосъемка предназначена для создания и обновления топографических карт и осуществляется путем облета местности воздушным судном с фотографированием территории. При облете формируются стереопары — фотографии с перекрытиями, позволяющие создать стереоэффект для отрисовки рельефа. Кроме того, на основе результатов аэрофотосъемки создается ортофотоплан, предназначенный для работ как самостоятельный картографический материал, так и для обновления существующих карт. Аэромагнитная съемка широко применяется в процессе поиска и разведки месторождений полезных ископаемых. Аэрогравиметрическая съемка предназначена для получения геофизических данных о гравитационном поле Земли. Результаты, полученные при этих видах воздушной съемки, визуализируются и интерпретируются в ГИС. Воздушная съемка имеет множество ограничений по реализации. Процесс подготовки и обработки в ней довольно сложен и требует большого количества времени. В связи с этим распространение получила спутниковая съемка, где процессы подготовки получения информации минимизированы. Результатом спутниковой съемки являются актуальные данные о местности, имеющие точность от несколько десятков метров до долей метра.
В зависимости от типов пространственных данных, применяемых для решения конкретных задач, используется соответствующий тип съемки:
• видимой части спектра (оптическая съемка);
• невидимой части спектра (инфракрасная, ультрафиолетовая и т.д.);
• радиолокационная.
анализ современного состояния и перспектив развития гиперспектрального метода дистанционного зондирования Земли;
- исследование геометрии построения изображения гиперспектрометром и расчет параметров съемки, обеспечивающих измерительное качество изображения в условиях отсутствия стабилизации камеры,
- разработка и апробация методики и технологии геометрической коррекции искаженных гиперспектральных изображений;
- оценка спектральных характеристик гиперспектральных изображений до и после их трансформирования.Объект и предмет исследования. Объектом исследований является технология получения и обработки ГИ, а предметом исследования являются разработанные методы обработки ГИ. При выполнении исследований были использованы данные видеоспектральной съемки, полученные специализированным БВС «Сокол - ГЦП», а также другие материалы, предоставленные ФГУП «Госцентр «Природа».
Методы исследования. Теоретические и практические исследования выполнялись на основе последних достижений в области ДЗЗ и фотограмметрии.
Научная новизна результатов исследований заключается в том, что изображений, получаемых нестабилизированным бортовым гиперспектрометром при отсутствии регистрации элементов ориентирования, что обеспечивает эффективное использование гиперспектральных данных, получаемых в ходе проведения съемок с различных летательных аппаратов, при картографических работах и тематических исследованиях территории.
14. Оптико-электронные космические системы наблюдения. Лидары.
Важным фактором повышения эффективности ГИС и добавления элемента времени в геоизображения является использование оперативной информации из оптико-электронных космических систем наблюдения. Спутниковые данные позволяют в режиме реального времени в течение месяцев и даже многих лет вести наблюдения за состоянием земной поверхности.
Используемый в дистанционном зондировании Земли участок спектра электромагнитных волн делится на несколько диапазонов: оптический, тепловой и радиоволновой. В оптическом диапазоне регистрируется отраженное солнечное излучение, в тепловом – излучение самих объектов, в радиоволновом – отраженное от объектов излучение активного сенсора (радиолокатор бокового обзора или с синтезированной апертурой антенны). Съемка земной поверхности (касается оптического и теплового диапазонов) может осуществляться как в широких участках спектра (панхроматическая съемка), так и в многочисленных узких спектральных зонах (мульти- и гиперспектральная съемка). Панхроматические изображения имеют, обычно, более высокое пространственное разрешение, а многоспектральные содержат уникальную информацию о спектральной отражательной или излучательной способности наблюдаемых объектов. Для извлечения нужной информации из данных дистанционного зондирования (ДДЗ) требуются специальные средства обработки и анализа изображений. Полным инструментарием по интерпретации изображений для ГИС обладает программный комплекс ERDAS IMAGINE, представляющий уникальные возможности по коррекции и анализу данных космической и аэросъемки.
Использование космоснимков не только полезно при уточнении векторных карт, но и удобно для их последующего совместного использования с цифровой картой в качестве основы тематических материалов (например, градостроительные планы или геологические схемы и т.д.). В таком сочетании создается наиболее реалистичный визуальный образ пространства, дающий достоверную информацию о точности и актуальности пространственных данных.
В настоящее время для сбора данных о топографии местности все шире используются бортовые лазерные сканеры – лидары. Лидары устанавливаются на летательных аппаратах и обеспечивают прямое измерение профиля земной поверхности с высокой точностью. Сканер вырабатывает высокочастотный лазерный импульс и принимает отраженный от земли сигнал с задержкой и интенсивностью, параметры которых зависят от высоты и качества отражающей поверхности. Далее сигнал обрабатывается с учетом данных бортового GPS-приемника внутренними подсистемами сканера.
Данные LIDAR отображаются в ГИС в виде наборов точек, гридов или изолиний. Например, для представления данных лидара о высоте лучше подходит формат грид, в котором картируемая область делится на ячейки, и каждой ячейке присваивается значение высоты поверхности над уровнем моря. Набор данных в виде грида обеспечивает более равномерное и непрерывное отображений поверхности и предоставляет лучшие возможности для анализа, управления и отображения геоданных.
15. Системы спутникового позиционирования: GPS, ГЛОНАСС, GALILEO.
Автоматизированная компьютерная обработка разнородной пространственной географической информации с использованием ГИС-технологий вызвала необходимость получения высокоточных координат. В настоящее время в мире функционируют три основные системы спутникового позиционирования с разной степенью навигационного покрытия и уровнем сервиса предоставляемых навигационных услуг – GPS (США), ГЛОНАСС (Россия), Galileo (Европейский Союз). Рассмотрим основные принципы организации систем спутникового позиционирования.
GPS — спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение во всемирной системе координат WGS 84. Позволяет в любом месте Земли (исключая приполярные области), почти при любой погоде, а также в околоземном космическом пространстве определять местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США, при этом в настоящее время доступна для использования для гражданских целей — нужен только навигатор или другой аппарат (например, смартфон) с GPS-приёмником.
Основной принцип использования системы — определение местоположения путём измерения моментов времени приёма синхронизированного сигнала от навигационных спутников антенной потребителя.
Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) — российская спутниковая система навигации, разработка которой началась в СССР. Одна из двух функционирующих на сегодня систем глобальной спутниковой навигации. Дополнительно система транслирует гражданские сигналы, доступные в любой точке земного шара, предоставляя навигационные услуги российским и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.
Принцип измерения аналогичен американской системе навигации NAVSTAR GPS. Основное отличие от системы GPS в том, что спутники ГЛОНАСС в своём орбитальном движении не имеют резонанса (синхронности) с вращением Земли, что обеспечивает им большую стабильность. Таким образом, группировка космических аппаратов ГЛОНАСС не требует дополнительных корректировок в течение всего срока активного существования. Тем не менее, срок службы спутников ГЛОНАСС заметно короче.
Галилео — совместный проект спутниковой системы навигации Европейского союза и Европейского космического агентства, является частью транспортного проекта Трансъевропейские сети. Система предназначена для решения геодезических и навигационных задач. Помимо стран Европейского Союза, в проекте участвуют: Китай, Израиль, Южная Корея, Украина.
В отличие от американской GPS и российской ГЛОНАСС, система «Галилео» не контролируется национальными военными ведомствами, однако в 2008 году парламент ЕС принял резолюцию «Значение космоса для безопасности Европы», согласно которой допускается использование спутниковых сигналов для военных операций, проводимых в рамках европейской политики безопасности. Разработку системы осуществляет Европейское космическое агентство.
16. Способы отображения модели GRID в Arc Map
17. Преобразование систем координат и геокодирование.
Существует несколько методов преобразований координатных систем. Самый простой (и наиболее грубый) осуществляется пересчетом географических координат (широты, долготы и высоты) из исходной координатной системы в требуемую путем перевода исходных географических координат в прямоугольные геоцентрические, вычислением величины сдвига центров координат и последующем переводом опять в географические координаты. Такой метод предполагает, что направления осей двух эллипсоидов параллельны, что во многих случаях не соответствует действительности. Для работ на небольшой территории погрешности, вносимые этим предположением, были меньше, чем точность самих данных. Однако, по мере накопления и уточнения данных и повышения точности измерений, стало очевидно, что преобразование по трем параметрам не подходит для больших территорий и глобального использования, если требуется максимальная точность и единый набор параметров преобразования. Молоденский разработал формулы для применения параметров сдвига географических координат (без перевода их в прямоугольные геоцентрические) по трем параметрам (сдвиг по трем осям) и разности между большими полуосями и сжатием исходного эллипсоида и целевого эллипсоида — еще два параметра. Повышенная точность достигается преобразованием Хелмерта с 7-ю параметрами — смещение центра одного эллипсоида относительно другого по трем координатам и поворотом его по трем углам с учетом масштабного коэффициента, показывающего изменение линейного масштаба.
Геокодирование - это процесс преобразования описания местоположения (например, координат, адреса или названия места) в местоположение на поверхности Земли. Можно геокодировать одно местоположение за один раз или сразу несколько местоположений, предоставляя их описания в виде таблицы. В результате геокодирования получаются географические объекты с атрибутами, которые можно использовать для составления карт или пространственного анализа.
С помощью геокодирования можно быстро находить различные местоположения разных типов, включая достопримечательности или названия из географического справочника, такие как горы, мосты и магазины; координаты на основе долготы и широты или других систем привязки к местности, адреса в различных стилях и форматах, включая пересечения дорог, номера домов с названиями улиц и почтовыми кодами.
Существует широкий диапазон приложений, для которых может использоваться геокодирование: от простого анализа данных для управления в сфере бизнеса и потребительских услуг до планирования сбыта. Глобальный сервис ближайшего пункта обслуживания ArcGIS Online позволяет находить адреса или местоположения во всем мире, геокодировать таблицы адресов или проводить обратное геокодирование местоположения, не приобретая справочный набор данных для создания локаторов. Этот сервис использует богатые, высококачественные точечные и адресные данные, местоположения и словари географических названий по всему миру. World Geocoding Service доступен практически везде – необходимо лишь подключение к Интернету и соответствующие учетные данные – что делает необязательным настройку сервиса на вашем собственном экземпляре ArcGIS for Server. Сервис предназначен для упрощения работы разработчиков и ГИС-профессионалов.