Обновление по космическим снимкам QuickBird топографических карт и планов масштаба 1:10000 и 1:5000 для разработки генеральных планов городов и сельских поселений

Разработка генеральных планов городов и сельских поселений является в настоящее время актуальной задачей для развития нашей страны. Нет сомнения, что создаваемая для этой цели топографическая основа должна быть достоверной и точной. Для обновления пространственной информации Бюро Кадастра Таганрога на протяжении последних лет успешно использует данные дистанционного зондирования. В частности, используются космические снимки, выполненные спутником QuickBird с пространственным разрешением 61 см для монохромного изображения и 2,44 м для мультиспектрального. Высокое пространственное разрешение снимков позволяет обновлять данные как по городской, так и по сельской застройке масштаба от 1:5000 и мельче.

Область обновлений территории по космическому снимку.

 

В 2006 году нами были выполнены работы по созданию топографических карт для разработки генеральных планов городов Волгодонска и Батайска масштаба 1:10000 (общая площадь работ составила 494 кв. км), в 2007 году - сельских поселений Аксайского и Азовского районов Ростовской области масштаба 1:5000 (общая площадь работ 36 кв. км). Также в начале этого года Бюро Кадастра Таганрога выиграло конкурс на изготовление картографического материала для территориально-планировочной организации игорной зоны в районе п. Порт-Котон (площадь работ 20 кв. км).

Работа по обновлению топографических планов проводилась в несколько этапов: создание структуры данных, создание первоначального набора данных путем векторизации исходного материала, привязка и ортотрансформирование космического снимка, дешифрирование снимка и обновление данных, полевое обследование, формирование зарамочного оформления и печать планов.

На первом этапе разрабатывалась структура базы геоданных согласно требованиям, предъявляемым к топографическим планам, а также создавались поля для семантических данных, описанных в Градостроительном кодексе, что позволит в будущем облегчить разработку генеральных планов городов и сельских поселений.

Пример разработанной базы данных

 

Далее создавался первоначальный набор данных путем векторизации в пакете EasyTrace 8.3 растровых карт последнего года издания. Новыми их можно назвать лишь условно, поскольку, как правило, на момент проведения работы карты данной территории не обновлялись уже около 15-20 лет. Для создания качественной картографической продукции нами используются мощные средства ГИС. Вся работа проводится с помощью продуктов фирмы ESRI (ArcGIS 9.1).Полученные в результате оцифровки растров векторные данные экспортировались в пространственную базу данных с использованием технологии ArcSDE, что позволяло проводить редактирование данных одновременно на нескольких рабочих местах (до 20), а также контролировать состав и сохранность данных.

Данные векторизации растровых карт

 

Для обновления данных использовались снимки соответствующих территорий, полученные спутником QuickBird. Для разных работ использовались как летние, так и зимние снимки.

Фрагменты космических снимков

 

Привязка снимков осуществлялась с помощью цифровой модели рельефа:

 

Фотограмметрические работы по привязке и ортотрансформированию космических снимков проводились в программном пакете Leica Photogrammetry Suite (LPS) 8.7. Монохромное и мультиспектральное изображения сливались в одно для получения цветного снимка с разрешением 61 см. Привязка снимков выполнялась по точкам, хорошо опознаваемым на снимке, таким как углы ограждений, опоры высоковольтных ЛЭП и т.п. Координаты этих точек были получены в результате геодезической съемки на местности с использованием GPS. В результате проведенных фотограмметрических работ средние величины погрешностей в плановом положении опорных и контрольных точек не превышают в масштабе плана 0,2 мм, что удовлетворяет инструкции по топографической съемке (0,4мм).

Ортотрансформирование снимка в пакете LPS

 

На следующем этапе работы группа операторов, используя привязанный космический снимок, производила обновление данных. С помощью снимка были уточнена существующая, а также нанесена новая застройка, границы кварталов, дорог, гидрографических объектов, растительности, высоковольтные ЛЭП, наземные теплотрассы и другие объекты. Частично была получена такая атрибутивная информация, как этажность зданий, тип покрытия дорог, тип растительности. Часть информации, обязательной для представления на карте, была получена только из космических снимков, например, расположение зданий и сооружений на закрытых территориях промышленных предприятиях.

Этап дешифрирования

 

При дешифрировании снимка сразу же использовались стили условных обозначений. Для нанесения коммуникаций использовалась информация, получаемая в соответствующих муниципальных службах, таких как Горгаз, Водоканал и т.п. Как правило, эта информация также дополнялась при обследовании на местности, так как не всегда данные службы были готовы помочь и предоставить имеющуюся у них информацию в полном объеме, либо процесс ее получения растягивался на долгое время.

В процессе обновления данных были добавлены новые строения, существенно изменены данные по незастроенным территориям, добавлены новые объекты, нанесены коммуникации.

Результаты дешифрирования в сравнении с исходным планшетом М 1:5000

 

Дальнейшее уточнение информации проводилось с помощью полевого обследования. В процессе обновления выявлялись "проблемные" места, например, объекты, находящиеся в тени, в зоне облачности или по другим причинам плохо различимые на снимке. При выезде на местность эти объекты осматривались и уточнялись их расположение и контуры.

Также проверялась такая информация, как этажность и назначение построек, материал покрытий дорог, наличие и высота насыпей у дорог, тип ограждений, тип растительности, высота деревьев и другое. Уточнялось положение объектов, трудноразличимых или вовсе неразличимых на снимках, таких как водонапорные башни, трансформаторы, цистерны и других.

Данные о рельефе местности, как правило, уточнялись по имеющимся картам в местах его возможных изменений, то есть проводилась съемка урезов воды, контрольных точек тальвегов балок, насыпей, откосов и т.п. Однако в процессе создания топоосновы для генеральных планов сельских поселений Аксайского и Азовского районов мы столкнулись с необходимостью проведения почти полной съемки рельефа местности из-за частичного отсутствия картографического материала требуемого масштаба 1:5000 на данную местность.

На этапе издания было создано зарамочное оформление, подобраны шрифты.

Лист плана масштаба 1:10 000

 

Результатом работы стали точные пространственные данные по городам Волгодонск и Батайск, сельским поселениям Аксайского и Азовского районов. Эти данные можно использовать не только для разработки генеральных планов развития населенных пунктов, но и для выполнения других работ, например, для создания автоматизированных систем учета муниципальных земель или для издания различной картографической продукции. Например, данные, полученные при создании генерального плана города Волгодонска, были дополнены семантической информацией об адресах и стали основой для АС УМЗ, используемой в комитете по управлению имуществом администрации города. Также планируется выпуск туристической карты города.

Применение новых технологий в обработке данных позволило выполнить столь сложные работы небольшому коллективу. При относительно небольшом бюджете проекта были решены многие задачи, главная из которых – обновление пространственных данных. Полученный нами опыт показал, что, имея соответствующие знания и технологии, можно реализовать множество эффективных проектов с использованием пространственных данных, созданных на основе ДДЗ.

 

Ланская А.А., инженер ГИС
2007 г.