Технология за създаване на едромащабни топографски карти

„Геодетект” ЕООД разработи технология за създаване на цифрови едромащабни топографски карти (ЕТК).

При разработването на технологията са спазени следните нормативни изисквания:

–    Закон за геодезията и картографията;

–    Наредба №2 от 30 юли 2010 г. за дефиниране, реализация и поддържане на Българската геодезическа система 2005 (БГС2005);

–    Указания на Агенцията по геодезия, картография и кадастър.

Технологията е съобразена и с Проекта за Наредба за едромащабната топографска карта.

„Геодетект” ЕООД приложи специфичния си опит в използването на високи технологии в областта на фотограметрията, картографията и геоинформационните технологии. Фирмата е внедрила и прилага Система за управление на качеството, съответстваща на изискванията на стандарт БДС EN ISO 9001:2008.

Фирмата разполага със система за интегрирана геодезия TRIMBLE GNSS R8 VRS ROVER – TRIMBLE S6 TOTAL STATION ROBOTIC ROVER. Системата е съчетание от върхови технологии, осигуряващи редица предимства в работата на професионалните геодезисти.

Фотограметричният отдел на фирмата разполага с 12 работни места, седем от които са оборудвани със стереомонитори. Работи се в среда PHOTOMOD. Всички лицензи са мрежови и позволяват многопотребителски достъп и разпределена обработка.

„Геодетект” ЕООД е официален партньор за територията на Република България на Конструкторско бюро (КБ) „Панорама” (Москва, Русия). КБ „Панорама“ е водеща руска компания в разработката и внедряването на софтуер в областта на геоинформационните системи и технологии. В продуктовата линия на КБ „Панорама“ присъстват всички средства за организиране на многослойни разпределени системи за обработка на пространствени данни.

В технологията са използвани системите ГИС „Карта 2011” и „ГИС Панорама 2011 Мини”.

Цел и предназначение

Целта на разработката е създаването на цифрови ЕТК в мащаб 1:5000 и 1:10000, отговарящи на съвременните стандарти и технологии.

Технически изисквания.

Съобразно изискванията на Наредба №2 от 30 юли 2010 г. за дефиниране, реализация и поддържане на Българската геодезическа система 2005 (БГС2005) за математическа и геодезическа основа на цифровата ЕТК е използвана БГС2005.

Цифровите ЕТК се създават въз основа на съвременни дистанционни технологии, топографо-геодезически методи и допълнителни източници на информация.

Точността на ситуацията и на релефа отговарят на действащата нормативна база и са съобразени с европейската и международната практики.

Създаден е цифров класификатор – основа на информационното осигуряване.

Описание на дейностите.

Основните дейности са показани на фиг. 1.

Фиг. 1

1. Редакционно-подготвителни работи – уточняване на изходните данни: основни, допълнителни и спомагателни; подготовка на редакционно-технически указания и изготвяне на цифров класификатор на картата.
2. Входен контрол на изходните материали – структуриране, контрол и подобряване на качеството им.
3. Настройка на инструменталната среда за създаване на картата – създаване на модели за векторизация, настройване на редактора на картата и параметрите на векторизацията.
4. Създаване на математическа и геодезическа основа – създаване рамките на картните листи, формиране на елементите на математическата основа, нанасяне на точките от планово-височинната основа.

Цифровият класификатор е разработен на основата на действащата система от условни знаци. Той позволява изработване на качествени цифрови ЕТК.

Цифровият класификатор съдържа 473 обекта, систематизирани в 14 слоя.

В класификатора са включени таблица на слоевете и таблица на обектите.

Таблицата на слоевете е съставена от следните колони: №, Название, Кратко описание (ключ), Обект.

Таблицата на обектите съдържа колоните: Код, Наименование на обекта, Условен знак, Надписи, Цвят, Семантика.

Математическата и геодезическата основае определена с Наредба №2 от 30 юли 2010 г. за дефиниране, реализация и поддържане на Българската геодезическа система 2005 (БГС2005), а именно:

–    фундаментални геодезически параметри според Геодезическа референтна система 1980 (GRS80) съгласно приложение № 1 на Наредбата;

–    геодезическа координатна система ETRS89;

–    височинна система, определена в Европейската вертикална референтна система (EVRS);

–    геодезическа проекция – Универсална напречна цилиндрична проекция на Меркатор (UTM) и въведената чрез нея система от правоъгълни равнинни координати;

–    система за разграфка и номенклатура на картните листове съгласно приложение № 3 от Наредбата.

1. Импортиране и трансформиране на изходните данни – преобразуване на изображенията във вътрешен формат на системата, георефериране и трансформиране.
2. Векторизация на обектите от картата – използване на функции за създаване и редактиране на векторни карти, обработка на матрици на височините, автоматично формиране на хоризонтали и др.
3. Фотограметрично стереокартиране – фотограметрична обработка се извършва със системата за цифрова фотограметрия PHOTOMOD, продукт на руската компания „Racurs С”.
4. Полево дешифриране (фиг. 2) – извършва се със системата за интегрирана геодезия и GPS-таблети в среда „ГИС Панорама 2011 Мини”. Технологията позволява на топографите, извършващи полевото дешифриране, да нанасят положението на обектите и техните атрибути директно върху електронната карта. Едновременно с това, всяка редакция върху картата в реално време се показва на картографите, работещи в офиса, и те имат възможност за своевременна реакция и обратно. Тази връзка между екипите е от съществено значение за създаването на пълна, точна и подробна карта, отговаряща на съвременните стандарти и технологии.
5. Контрол и приемане на работата – на всеки един етап от картографската обработка се извършва строг контрол, който в голямата си част е автоматизиран и е заложен като основен в програмния продукт ГИС „Карта 2011” (фиг. 3,4,5 и 6).
6. Систематизиране и съхранение на данните – експортиране във формати за съхранение, контролна проверка и съхранение.

Системата PHOTOMOD обхваща широк набор от продукти за фотограметрична обработка, позволяваща да се получи геометрично вярна пространствена информация, на базата на изображения от филм, дигитална камера и сателитни изображения с висока резолюция. Благодарение на гъвкавата модулна система и възможността за мрежов достъп, системата позволява разпределена обработка за по-големи проекти. Системата PHOTOMOD поддържа директна работа с най-разпространените графични формати – TIFF, BMP, IMG, NTIF, JPEG и т.н.

Модулът за набиране на данни за аеротриангулация е PHOTOMOD AT. В него за генерирането на свързващи точки се използва корелационен алгоритъм. Качеството на получените резултати се контролира по метода на най-малките квадрати.

След определянето на свързващите точки и измерването на образните координати на опорните точки се преминава към извършване на изравнение – модул PHOTOMODSolverА.

Следваща стъпка е създаване на цифров модел на терена. За тази задача се използва модулът PHOTOMOD DTM. Модулът разполага с богат набор от инструменти за създаване и редактиране на структурни линии, височинни точки и нерегулярен цифров модел на релефа (TIN). След автоматичното генериране на цифровия модел на терена той се проверява в стереорежим и всички некоректни точки (върху дървета, сгради и т.н.) се редактират и редуцират към нивото на терена. Добавят се допълнителни височинни точки в зоните със слаба корелация.

Едновременно с това, отново в стереорежим, се дешифрират и векторизират елементите, определящи съдържанието на векторната карта: хидрография, земни форми, растителност, инфраструктурни обекти, населени места и др.

Стереокартирането се извършва с модул PHOTOMOD StereoVectOr. Този модул комбинира преимуществата на системите PHOTOMODи ГИС „Карта 2011”. Той е разработен, за да осигурява паралелна работа със съществуваща цифрова карта и позволява работа на два монитора, като редактирането се извършва едновременно. Всяка операция в стереорежим се показва автоматично на съседния монитор, визуализира се и се записва със съответния си код. Като допълнение, операторът има възможност да вижда и набор от съществуващи карти, което значително улеснява дешифрирането.

Ръчното дешифриране и векторизиране на аерофото снимки и сателитни изображения са трудни и продължителни процеси. Технологията позволява да се използва Комплексът за автоматизирано дешифриране и векторизиране на данни от дистанционни изследвания, разработен от КБ „Панорама”. Той извършва автоматично векторизиране на линейни и площни обекти от пътната мрежа, хидрографията и почвено-растителната покривка по цветни, панхроматични и мултиспектрални изображения на земната повърхност. Комплексът разпознава вътрешните граници на подобектите на обработвания обект. Анализира посоката на падане на сянката и премахва сенките.

В резултат на фотограметричната обработка се получават данни с необходимия код и част от атрибутите. Обработката на данните продължава в среда на ГИС „Карта 2011”, без допълнително преобразуване.

ГИС „Карта 2011” е мощна геоинформационна система със значителен набор от инструменти за създаване и редактиране на карти, подготовката им за печат, изготвяне на графични документи, работа с бази данни и много други.

Възможно е и полево дешифриране по класически начин с използване на топографски оригинали.

фиг. 2. Полево дешифриране.

Фиг. 3

Фиг. 4

Фиг. 5

Фиг. 6

Съдържание на ЕТК (фиг. 7).

–    геодезическа основа;

–    застроени територии;

–    промишленост – обекти;

–    промишленост – проводи;

–    транспорт – ж.п. линии;

–    транспорт – пътища;

–    транспорт – летища, пристанища, въжени линии;

–    хидрография;

–    граници;

–    растителност;

–    релеф;

–    рамки и оформление;

–    надписи.

Фиг.7

Развитието на националната инфраструктура за пространствени данни изисква използването на стандарти за обмен, изработени от ISO (InternationalOrganizationforStandardization) и OGC (OpenGeospatialConsortium, Inc.).

Форматите SHP, MIF, GDF, SXFидруги са свързани с определени търговски организации.

За да се осигури независимост на инфраструктурата за пространствени данни от математическото, информационното и програмното осигуряване и технологиите при създаване на цифрови ЕТК е необходимо да се използват единни класификатори, единни изисквания към състава на метаданните и да се осигури предаване на данните в единен стандарт на основата на GML.

Разработената технология отговаря на изискванията за информационна съвместимост. Създадена е Спецификация за обмен на пространствените данни, съдържащи се в цифровите ЕТК, на основата на международния стандарт GML – OpenGISGeographyMarkupLanguageEncodingStandard – ISO 19136:2007.

Спецификацията е основана на използването на компоненти и схеми, указани в стандарта GMLверсия: 3.2.1 и отговарящи на стандартите ISO от серията 19100.

Задължителните документи за използване на тази спецификация са:

–    ISO 19109:2005, Geographic information – Rules for application schema;

–    ISO 19115:2003, Geographic information – Metadata;

–    ISO 19136:2007, Geographic information – GeographyMarkupLanguage (GML);

–    ISO/TS 19139, Geographic information – Metadata – XML schema implementation;

–    W3C XML, Extensible Markup Language (XML) 1.0 (Third Edition), W3C Recommendation (4 February 2004).

Разработката на спецификацията е извършена, отчитайки изискванията на следните нормативни документи по INSPIRE:

–    INSPIRE Metadata Implementing Rules: Technical Guidelines based on EN ISO 19115 and EN ISO 19119;

–    INSPIRE D2.5: Generic Conceptual Model;

–    INSPIRE D2.7: Guidelines for the encoding of spatial data;

–    INSPIRE D2.8.I.1 INSPIRE Specification on Coordinate Reference Systems – Guidelines.

Технологията е разработена в съответствие с нормативната база на Европейския съюз (Директива 2007/2/EU, програмата INSPIREи стандартите ISO от серията 19100). Тя позволява повишаване качеството на цифровите ЕТК, като значително се снижава себестойността и се намалява времето за тяхното създаване (обновяване).